(57)【要約】  電子機器の軽量化と小型化と薄型化に対応することができるとともに、発熱量の大きい電子素子を実装してもその電子素子で発生した熱をより効率的に放散することが可能な実装基板用放熱積層材を提供する。実装基板用放熱積層材（１）は、アルミニウム基材層（１１）と、アルミニウム基材層（１１）の上に接着層（１２）を介在して積層されて固着された樹脂層（１３）と、樹脂層（１３）の上に接着層（１４）を介在して積層されて固着された銅層またはアルミニウム層（１５）とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材層（１１）と、
前記アルミニウム基材層（１１）の上に接着層（１２）を介在して積層されて固着された樹脂層（１３）と、
前記樹脂層（１３）の上に接着層（１４）を介在して積層されて固着された銅層またはアルミニウム層（１５）とを備えた、実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項２】
前記アルミニウム基材層（１１）の厚みが２０μｍ以上３５０μｍ以下である、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項３】
前記樹脂層（１３）のガラス転移温度が２５０℃以上である、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項４】
前記樹脂層（１３）の絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上である、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項５】
前記樹脂層（１３）の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項６】
前記樹脂層（１３）は、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フッ化樹脂、またはフッ化樹脂共重合体からなる群より選ばれた１種を含む、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【請求項７】
前記接着層（１２、１４）の厚みが３μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１に記載の実装基板用放熱積層材（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、実装基板用放熱積層材に関し、特定的には、発熱量の大きい電子素子を実装するための実装基板用放熱積層材、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を実装するための実装基板用放熱積層材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁層の片面または両面に回路を形成した実装基板が幅広い分野に利用されている。回路は銅、アルミニウムの箔、または、ペースト組成物で形成される。形成された回路の上に電子素子が実装される。実装される電子素子としては、抵抗素子、コンデンサ、トランジスタ、各種パワー素子；ＭＰＵ、ＣＰＵ等の高密度集積回路；発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード等の発光素子およびこれらのアレイ素子が挙げられる。【０００３】
近年、電子機器に要求される性能はますます高くなり、上記の電子素子の中でもパワー素子や高密度集積回路の消費電力は増大する傾向にある。また、発光素子はさらに高輝度のものが開発されている。しかしながら、パワー素子や高密度集積回路の消費電力の増加や発光素子の輝度の向上による発熱量の増大は、発熱する電子素子自身や他の電子素子に悪影響を与える。たとえば、発熱する電子素子自身や他の電子素子が、熱によって誤作動すること、熱によって性能が低下すること、熱によって寿命が短縮すること等が考えられる。したがって、電子素子で発生した熱を効率よく取り除き、放散するための構造が種々提案されている。【０００４】
たとえば、特開２０１０−３７３３号公報（特許文献１）には、電子素子を放熱部材で覆う構造が提案されている。ここで、放熱部材には、耐熱性を有するエポキシ樹脂に良好な熱伝導性を有するフィラーを含有させたものが用いられる。【０００５】
また、特開２００４−１７２３７０号公報（特許文献２）には、凹凸形状を有する無機フィラーと熱硬化樹脂とプレゲル材の混合物からなる放熱基板が、回路実装基板の部品実装表面側に配設された構造が提案されている。【０００６】
しかしながら、これらの構造は、軽量化と小型化がますます要求される電子機器に有用なものではない。そこで、電子素子を実装するための実装基板用積層材に放熱性を有する材料が採用されている。このような材料として、たとえば、電解銅箔が積層された汎用のガラスエポキシ系の「ＦＲ−４」やガラスコンポジット系の「ＣＥＭ３」が使用されている。また、特開平１１−５２７６号公報（特許文献３）には、上記の材料よりも安価な印刷回路用積層板（絶縁層）の構成が提案されている。【０００７】
一方、近年、携帯電話、デジタルカメラ、オーディオプレイヤー、ボイスレコーダー、ゲーム機等の携帯型電子機器では、軽量化と小型化に加えて薄型化が要求されている。電子素子を実装するための実装基板を携帯型電子機器の支持体や筐体に直接積層することができれば薄型化に効果的である。しかし、電子素子を実装するための実装基板用積層材として従来の「ＦＲ−４」や「ＣＥＭ３」の材料を採用しても、絶縁性が十分でないために携帯型電子機器に要求される微小レベルの感電や誤動作の恐れを防止するための安全性を確保することができない。また、上記の材料を採用して十分な絶縁性を確保しようとすると、材料の厚みがある程度必要になるため、実装基板用積層材として重くなるだけでなく、屈曲性が悪くなる。このため、その実装基板用積層材を携帯型電子機器の支持体や筐体の面に沿って密着するように積層する（貼り付ける）ことができない。【０００８】
また、液晶テレビなどの薄型テレビは、近年ますます大型化する傾向にある。しかしながら、薄型テレビでは、画面を大型化するとともに、テレビ本体を可能な限り軽量化および薄型化することが望まれている。また、このような要求に応えるために、液晶バックライト装置も軽量化および薄型化するために、たとえば、特開２０００−３４００１９号公報（特許文献４）に記載されているようにサイドエッジ型の液晶バックライト装置を採用するようになってきている。さらに、たとえば、特開２００９−２７２４５１号公報（特許文献５）に記載されているように、薄型化や消費電力の低減のために、液晶バックライト装置の光源としてＬＥＤを用いるようになってきている。ＬＥＤは絶縁基板に直接実装されるものである。このような技術的な傾向に対応するためには、ＬＥＤから発生した熱は、実装基板用積層材を介してＬＥＤが実装される面と反対側の面に放散する必要がある。特にサイドエッジ型の液晶バックライト装置は、その構造上、単位面積あたりに多数のＬＥＤを実装するため、実装基板用積層材にはより高い放熱性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−３７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２３７０号公報
【特許文献３】特開平１１−５２７６号公報
【特許文献４】特開２０００−３４００１９号公報
【特許文献５】特開２００９−２７２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、電子機器の軽量化と小型化と薄型化に対応することができるとともに、発熱量の大きい電子素子を実装してもその電子素子で発生した熱をより効率的に放散することが可能な実装基板用放熱積層材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するためには、発明者は、実装基板用放熱積層材に本来的に要求される絶縁性だけでなく、放熱性、屈曲性、軽量性を兼ね備えることが可能な材料の構成について鋭意検討した。本願発明は、上記の検討結果により得られた発明者の知見に基づいてなされたものである。【００１２】
すなわち、本発明に従った実装基板用放熱積層材は、アルミニウム基材層と、このアルミニウム基材層の上に接着層を介在して積層されて固着された樹脂層と、この樹脂層の上に接着層を介在して積層されて固着された銅層またはアルミニウム層とを備える。【００１３】
本発明の実装基板用放熱積層材において、アルミニウム基材層の厚みが２０μｍ以上３５０μｍ以下であることが好ましい。【００１４】
また、本発明の実装基板用放熱積層材において、樹脂層のガラス転移温度が２５０℃以上であることが好ましい。【００１５】
さらに、本発明の実装基板用放熱積層材において、樹脂層の絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上であることが好ましい。【００１６】
さらにまた、本発明の実装基板用放熱積層材において、樹脂層の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。【００１７】
なお、本発明の実装基板用放熱積層材において、樹脂層は、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フッ化樹脂、またはフッ化樹脂共重合体を含むことが好ましい。【００１８】
本発明の実装基板用放熱積層材において、接着層の厚みが３μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、実装基板用放熱積層材が、軽量性と放熱性（熱伝導性）と屈曲性に優れたアルミニウム基材層と、絶縁性を担保する樹脂層を備えているので、電子機器の軽量化と小型化と薄型化に対応することができるとともに、発熱量の大きい電子素子を実装してもその電子素子で発生した熱をより効率的に放散することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従った一つの実施の形態としての実装基板用放熱積層材の概略的な断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一つの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１に示すように、実装基板用放熱積層材１は、アルミニウム基材層１１と、アルミニウム基材層１１の上に接着層１２を介在して積層されて固着された樹脂層１３と、樹脂層１３の上に接着層１４を介在して積層されて固着された銅層１５とを備える。
【００２３】
（アルミニウム基材層）
アルミニウム基材層１１は、実装基板用放熱積層材１の銅層１５の上に実装される電子素子から発生する熱を放散するために設けられる。アルミニウム基材層１１の下面（樹脂層１３と固着される側と反対側の面）を電子機器の支持体や筐体に沿って積層して固着するように実装基板用放熱積層材１を配置してもよい。
【００２４】
アルミニウム基材層１１は熱伝導率が高いアルミニウム材（アルミニウム箔）から形成されるのが好ましく、特に高純度（ＪＩＳ呼称  １０００系などの工業的レベルの高純度）のアルミニウム材から形成されるのが好ましい。調質されたアルミニウム材を用いる場合、積層材として扱いやすい硬質（ＪＩＳ呼称  Ｈ１８）のアルミニウム材を用いるのが好ましい。実装基板用放熱積層材１を電子機器の支持体や筐体に沿って積層する際には、屈曲性が良好なものが求められるので、アルミニウム基材層１１は適宜調質されたアルミニウム材を用いるのが好ましい。
【００２５】
アルミニウム基材層１１の厚みは、電子機器の軽量性、小型化、薄型化に寄与するとともに、加工を容易にし、安定した放熱性を発揮するためには２０μｍ以上３５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは８０μｍ以上３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２５０μｍ以下である。アルミニウム基材層１１の厚みが２０μｍ未満では、安定した放熱性の効果を得ることができない。アルミニウム基材層１１の厚みが３５０μｍを超えると、加工が困難になる上、軽量・小型・薄型化の妨げとなる。
【００２６】
（樹脂層）
樹脂層１３は、約２５０℃のはんだによる電子素子の実装に耐えられるようにガラス転移温度（Ｔｇ）が２５０℃以上であるのが好ましい。また、樹脂層１３は、絶縁性を担保するために絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上であることが好ましい。さらに、樹脂層１３は、熱収縮がほぼないこと、すなわち、熱収縮率が０．１％以下であることが好ましい。
【００２７】
樹脂層１３は、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フッ化樹脂、またはフッ化樹脂共重合体を含むフィルムから形成されるのが好ましく、樹脂層１３の材料としては特にポリイミドフィルムが好適に使用される。樹脂層１３に用いられるフッ化樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好適である。また、樹脂層１３に用いられるフッ化樹脂の共重合体としては、例えばテトラフルオロエチレンのエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が好適である。
【００２８】
樹脂層１３の厚みは、安定した絶縁性と放熱性を発揮するためには１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍである。樹脂層１３の厚みが１０μｍ未満では、安定した絶縁性の効果を得ることができない。樹脂層１３の厚みが１００μｍを超えると、放熱性低下の原因となる。
【００２９】
（銅層）
銅層１５は、実装基板用放熱積層材１の上に実装される電子素子を配線するための回路をエッチング等により形成するために設けられる。樹脂層１３としてのポリイミド樹脂層の上に銅層１５としての銅膜を蒸着することにより構成されてもよいが、樹脂層１３の上に接着層１４を介在して銅層１５としての電解銅箔を積層することにより構成されるのが好ましい。
【００３０】
銅層１５の厚みは、エッチングにより容易に回路を形成し、樹脂層１３の上に密着するように積層するためには５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０〜７０μｍである。銅層１５の厚みが５μｍ未満では、きれいに（シワなどが生じないように）樹脂層１３の上に密着して積層することが困難になる。銅層１５の厚みが１００μｍを超えると、エッチングによる精密な回路形成が困難になる。
【００３１】
なお、実装基板用放熱積層材１では、銅層１５の代わりにアルミニウムの層が設けられていてもよい。つまり、樹脂層１３の上には銅層１５の代わりにアルミニウム層が積層されていてもよい。アルミニウムの層は、樹脂層１３に蒸着されていてもよく、接着層１４を介して樹脂層１３に積層されていてもよい。
【００３２】
（接着層）
接着層１２、１４は、耐熱性を担保するために汎用のエポキシ系接着剤から形成されるのが好ましい。導電性フィラーは放熱性を高めるが、絶縁性を低下させるので、接着層１２、１４には導電性フィラーを含ませない。
【００３３】
接着層１２、１４のそれぞれの厚みは、良好な密着性を発揮し、放熱の妨げにならないようにするために３μ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。接着層１２、１４のそれぞれの厚みが３μｍ未満では、密着不足や密着ムラが起こりやすいので、放熱性低下の原因となる。接着層１２、１４のそれぞれの厚みが３０μｍを超えると、アルミニウム基材層１１と樹脂層１３、樹脂層１３と銅層１５を積層し難くなるので、放熱性低下の原因となる。
【００３４】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は一例であり、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
図１に示す実装基板用放熱積層材１の実施例の試料を作製した。比較のため、従来の実装基板用放熱積層材の特性を測定した。【００３６】
（実施例１）
樹脂層１３として、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３１０℃、絶縁破壊電圧が９．４ｋＶ、熱収縮率が０％、厚みが２５μｍであるポリイミドフィルムを用意した。ガラス転移温度、絶縁破壊電圧および熱収縮率の各特性値は、後述の方法で測定した。【００３７】
樹脂層１３の片面に、銅層１５として厚みが３５μｍの電解銅箔を、エポキシ系接着剤を用いてドライラミネーション法により、接着した。形成された接着層１４の厚みは１５μｍであった。【００３８】
上記の樹脂層１３のもう一方の面に、アルミニウム基材層１１として厚みが１５０μｍのアルミニウム箔を、エポキシ系接着剤を用いてドライラミネーション法により接着した。形成された接着層１２の厚みは１５μｍであった。【００３９】
以上のようにして作製された実装基板用放熱積層材１の絶縁破壊電圧と熱伝導率を後述の方法で測定した。その結果を実装基板用放熱積層材１の厚みとともに表１に示す。【００４０】
（従来例１）
ガラスエポキシ系樹脂に厚みが３５μｍの電解銅箔を積層した市販の実装基板用放熱積層材であるＦＲ−４（パナソニック電工株式会社製  型番：Ｒ−１７００）の絶縁破壊電圧と熱伝導率を同様に測定した。その結果を実装基板用放熱積層材の厚みとともに表１に示す。【００４１】
（従来例２）
ガラスコンポジット系樹脂に厚みが３５μｍの電解銅箔を積層した市販の実装基板用放熱積層材であるＣＥＭ３（パナソニック電工株式会社製  型番：Ｒ−１７８６）の絶縁破壊電圧と熱伝導率を同様に測定した。その結果を実装基板用放熱積層材の厚みとともに表１に示す。【００４２】
実施例１の実装基板用放熱積層材１を作製するために用いられた樹脂層１３としてのポリイミドフィルムの各特性値を次のようにして測定した。【００４３】
（ガラス転移温度）
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、ＪＩＳ  Ｋ７１２１およびＪＩＳ  Ｋ７１２２に準拠してポリイミドフィルムのガラス転移温度を測定した。【００４４】
（絶縁破壊電圧）
ＪＩＳ  Ｃ２１１０：１９９４に準拠し、温度２５±５℃、相対湿度６５±５％の大気中で、加える電圧を１秒間に１０００Ｖの速さで０Ｖから上昇させてポリイミドフィルムの絶縁破壊電圧を測定した。【００４５】
２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさのポリイミドフィルムを１０枚用意し、１枚につき３点測定した後、全測定値の高い方の値および低い方の値の各々５個を捨てた残り２０点の平均値を求めた。この平均値をポリイミドフィルムの絶縁破壊電圧として評価した。【００４６】
（熱収縮率）
幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのポリイミドフィルムの試験片を、原反のポリイミドフィルムの縦方向および横方向から各々５枚採取した。各試験片の中央部に約１００ｍｍの距離をおいて２つの標点をマークした。各試験片について２つの標点間距離を測定した（加熱前の標点間距離）。そして、ＪＩＳ  Ｃ２３１８：１９８８に準拠し、温度１５０℃±３℃に保持された恒温箱中にポリイミドフィルムの各試験片を垂直につるし、２時間加熱した後に恒温箱から試験片を取り出し、そして、室温に３０分間試験片を放置した後に各試験片について２つの標点間距離を測定した（加熱前の標点間距離）。各試験片について加熱前後に測定された標点間距離の平均値を求めた。加熱前後の標点間距離の平均値を次の式に代入することにより、ポリイミドフィルムの加熱収縮率を算出した。
加熱収縮率（％）＝（（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1）×１００
Ｌ1：加熱前の標点間距離（ｍｍ）
Ｌ2：加熱後の標点間距離（ｍｍ）【００４７】
実施例１の実装基板用放熱積層材１と従来例１〜２の実装基板用放熱積層材の絶縁破壊電圧と熱伝導率を次のようにして測定した。【００４８】
（絶縁破壊電圧）
ＡＳＴＭ  Ｄ１４９に準拠し、温度２５±５℃、相対湿度６５±５％の大気中で、加える電圧を１秒間に５００Ｖの速さで０Ｖから上昇させて実装基板用放熱積層材の絶縁破壊電圧を測定した。【００４９】
１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの実装基板用放熱積層材を１０枚用意し、１枚につき３点測定した後、全測定値の高い方の値および低い方の値の各々５個を捨てた残り２０点の平均値を求めた。この平均値を実装基板用放熱積層材の絶縁破壊電圧として評価した。【００５０】
（熱伝導率）
実装基板用放熱積層材の熱伝導率を、熱定数測定装置（アルバック理工（株）製  品番：ＴＣ−７０００）を用いてレーザーフラッシュ法により測定した。【００５１】
【表１】
2011118352.tif 000003
【００５２】
表１の結果から、実施例１の実装基板用放熱積層材１は、従来例１〜２の実装基板用放熱積層材に比べて、層厚みが薄いので屈曲性に優れているとともに、熱伝導率が高く、かつ、従来例１〜２の実装基板用放熱積層材と同等レベルの絶縁破壊電圧を示すことがわかる。【００５３】
（実施例２）
実施例２では、実施例１の銅の代わりにアルミニウムを用いた。実施例２では、アルミニウム層１５として（東洋アルミニウム株式会社製  アルミ箔１Ｎ３０材硬質５０μｍ箔）を樹脂層１３の片面に接着した。【００５４】
実施例２の実装基板用放熱積層材１の絶縁破壊電圧と熱伝導率とを実施例１のものと同様に測定した。その結果を表２に示す。【００５５】
【表２】
2011118352.tif 000004
【００５６】
表２の結果から、実施例２の実装基板用放熱積層材１は、従来例１〜２の実装基板用放熱積層材（表１参照）に比べて、層厚みが薄いので屈曲性に優れているとともに、熱伝導率が高く、かつ、従来例１〜２の実装基板用放熱積層材と同等レベルの絶縁破壊電圧を示すことがわかる。【００５７】
今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の実装基板用放熱積層材が、軽量性と放熱性（熱伝導性）と屈曲性に優れたアルミニウム基材層と、絶縁性を担保する樹脂層を備えているので、電子機器の軽量化と小型化と薄型化に対応することができるとともに、発熱量の大きい電子素子を実装してもその電子素子で発生した熱をより効率的に放散することが可能になる。
【符号の説明】
【００５９】
１：実装基板用放熱積層材、１１：アルミニウム基材層、１２，１４：接着層、１３：樹脂層、１５：銅層、１５：アルミニウム層。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年5月14日(2012.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
接着層１２、１４のそれぞれの厚みは、良好な密着性を発揮し、放熱の妨げにならないようにするために３μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。接着層１２、１４のそれぞれの厚みが３μｍ未満では、密着不足や密着ムラが起こりやすいので、放熱性低下の原因となる。接着層１２、１４のそれぞれの厚みが３０μｍを超えると、アルミニウム基材層１１と樹脂層１３、樹脂層１３と銅層１５を積層し難くなるので、放熱性低下の原因となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（熱収縮率）
幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのポリイミドフィルムの試験片を、原反のポリイミドフィルムの縦方向および横方向から各々５枚採取した。各試験片の中央部に約１００ｍｍの距離をおいて２つの標点をマークした。各試験片について２つの標点間距離を測定した（加熱前の標点間距離）。そして、ＪＩＳ  Ｃ２３１８：１９８８に準拠し、温度１５０℃±３℃に保持された恒温箱中にポリイミドフィルムの各試験片を垂直につるし、２時間加熱した後に恒温箱から試験片を取り出し、そして、室温に３０分間試験片を放置した後に各試験片について２つの標点間距離を測定した（加熱後の標点間距離）。各試験片について加熱前後に測定された標点間距離の平均値を求めた。加熱前後の標点間距離の平均値を次の式に代入することにより、ポリイミドフィルムの加熱収縮率を算出した。
加熱収縮率（％）＝（（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1）×１００
Ｌ1：加熱前の標点間距離（ｍｍ）
Ｌ2：加熱後の標点間距離（ｍｍ）
【国際調査報告】
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